تحصيلات تکميلي

نام و نام خانوادگي : عرفان کديور

دانشكده : علوم

استاد راهنما : دکتر محمدعلي شاهزمانيان

تاريخ دفاع : 5/2/86

رشته و گرايش : فيزيک-حالت جامد

استاد مشاور : -

ديناميك نابودي عيوب در بلور مايع نماتيك

چكيده

بلورهاي مايع نماتيك محيط‌هايي هستند كه به صورت مكاني نظم آن‌ها به‌هم ريخته شده است. اما داراي يك نظم بلند برد جهت‌گيري مي‌باشند. اين نظم به‌وسيله بردار يكه جهت‌نما توصيف مي‌شود. يكي از خواص بسيار جالبي كه مي‌توان در بلورمايع نماتيك مورد بررسي قرار داد، ديناميك عيوب است. زيرا اين عيوب به‌سادگي توسط ميكروسكوپ قطبيده قابل مشاهده است.

در اين رساله به شرح مختصري از نظريه پيوستگي و انرژ‍ي آزاد فرانك پرداخته شده است. زيرا بسياري از خواص سيستم از كمينه كردن پتانسيل ترموديناميكي قابل استخراج است. در بخشي ديگر به معادلات هيدروديناميك پرداخته شده است كه در محيط بلور مايع نماتيك به معادلات اريكسن-لسلي مشهور هستند.

بر پايه معادلات نماتوديناميك، ديناميك يك جفت خط ناپيوسته شيب با بارهاي توپولو‍ژي مخالف را مورد بررسي قرارگرفته است. بردار جهت‌نما با استفاده از نظريه پيوستگي و كمينه كردن انرژي آزاد فرانك به‌دست آمده است. نيروي جاذبه اعمال شده به يك خط از طرف خط ديگر با استفاده از انرژي آزاد كل محاسبه شده است. با استفاده از معادلات نماتوديناميك، ابتدا توان اتلاف را محاسبه كرده سپس نيروي چسبندگي اعمال شده به خطوط در اثر شارش در بلور مايع نماتيك محاسبه شده است. با استفاده از دو نيروي محرك و مقاوم، سرعت نابودي دو خط محاسبه شده است. سرعت نظري محاسبه شده سازگاري خوبي با نتايج تجربي دارد.

ديناميك نابودي حلقه ناپيوسته شيب با بار توپولوژي معين در محيط بلور مايع نماتيك كپه‌اي و پيچش خالص مورد بررسي قرارگرفته است. براي اين هدف، ابتدا انرژي آزاد را محاسبه كرده و از اين انرژي آزاد توان اتلاف را محاسبه شده است. توان اتلاف ناشي از يك حلقه ناپيوسته شيب در غياب شارش زمينه با استفاده از معادلات نماتوديناميك نيز قابل استخراج است. با مقايسه اين دو توان اتلاف كه از دو رهيافت مختلف به‌دست آمده است، سرعت نابودي حلقه ناپيوسته شيب را به‌دست آمده است. نشان داده شده است كه در غياب جمله پخ‌زيني حلقه ناپيوسته شيب ناپايدار بوده و به نقطه ناپيوسته شيب تبديل مي‌شود.در وضعيت پخ خالص يك شعاع بحراني وجود دارد كه تشكيل حلقه ناپيوسته شيب با شعاع‌هاي بزرگتر از آن امكان پذير نيست.